CN109162934B - 压缩机及空调*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩机及空调***，其中，压缩机包括：叶轮，用于对进入压缩机的气体进行加速；扩压流道，与所述叶轮的出气口连通，用于对进入其内的气体进行压缩；补气通道，与所述扩压流道的进气口相通，用于向所述扩压流道内补入气体。本发明通过设置与扩压流道的进气口相通的补气通道，将补气引入扩压流道内，在压缩机部分负荷运行时，可以保持扩压流道内的压力，改善气体分离情况，有效防止喘振，使压缩机在部分负荷工况也能正常运行，从而拓宽了压缩机运行范围；而且通过补气来防止喘振的方式结构简单，制造和维修都比较方便。

Description

压缩机及空调***

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种压缩机及空调***。

背景技术

离心压缩机是一种通过高速旋转的叶轮对沿径向流动的冷媒气体做功而使该气体获得动能，再经扩压流动后转变为压力能的设备。离心压缩机在工作时，叶轮排出的高速气体经过扩压器扩压，动能有效地转化为压力能，成为低速高压气体。

扩压器有无叶扩压器和有叶扩压器两种。采用无叶扩压器，压缩机运行范围比较宽广，但是设计点的气动性能偏低。采用有叶扩压器，可以降低气流在扩压器流道的行程，降低摩擦等损失，有效提高压缩机在设计点的气动性能。为了提高压缩机性能，离心压缩机一般采用有叶片的扩压器。

但是，离心压缩机不会时时在所设计的满负荷状态下工作。即，离心压缩机具有满负荷运行和部分负荷运行的运行工况。而压缩机流道内的气动元件，都是按照满负荷工况运行设计的，满负荷工况运行时，气体流动状态好，压缩机的压缩工作协调、效率较高。但是，当客户所需要的负荷降低，压缩机在部分负荷工况下工作时，压缩机内部流道中的气体流量明显减小，气流在流道中会发生严重的恶化而出现旋转脱离的现象。当流量减小到临界值时，脱离严重并且迅速扩张，形成突变型失速，破坏了气体的正常流动，甚至气体回流，就会产生喘振。喘振不但使压缩机不能正常制冷，还对压缩机产生破坏性的损坏。一般压缩机都采取控制措施，限定压缩机的工作范围，确保压缩机运行在安全区间，达到无喘振运行的要求。所以，压缩机有一定的工作范围限制。

为了拓宽安全运行工作的范围，压缩机都采取一定设计结构来克服喘振。目前最为常用的避免喘振的结构，是在叶轮出口处，设置一个调节器，按照机组运行情况，调节叶轮出口的宽度。在冷媒流量减小、压力降低时，使扩压器通流面积减小，从而提高叶轮出口的气流速度，改善气流的不稳定性，避免喘振发生。这样，压缩机的工作范围得到拓宽。这种防喘振措施虽然有一定的效果，但是调节器需要电机和一套传动***带动，结构复杂，给制造、维护带来麻烦。

另一方面，为了提高运行效率，一般离心压缩机都采用多级压缩。多级离心压缩机在运行时，在气体流动过程中有摩擦损失，这部分损失转化为热能，使气体温度逐渐上升。如，经过第一级叶轮压缩之后，冷媒由低温低压的气体变成中温中压的气体，再经过二级叶轮的压缩后，变为高温高压的气体。由于温度升高，气体比容增大，压缩机工作效率降低。

为了降低压缩机耗功，每级压缩的冷媒气体进入下一级压缩之前，都需要补充一些冷媒气体，为下一级压缩做准备，即为补气。目前，使用最为广泛的是，在回流器位置引入冷媒作为补气。

综上可知，目前，补气和防止喘振为两个独立的任务，分别来控制和完成。而且，避免喘振的结构复杂，给制造和维护带来困难。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提出一种压缩机及空调***，以解决现有技术中的用于避免喘振的结构复杂，给制造和维护带来困难的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种压缩机，包括：

叶轮，用于对进入压缩机的气体进行加速；

扩压流道，与叶轮的出气口连通，用于对进入其内的气体进行压缩；

补气通道，与扩压流道的进气口相通，用于向扩压流道内补入气体。

可选地，补气通道沿叶轮的径向的截面呈弧形。

可选地，补气通道的数量为多个，多个补气通道沿叶轮的周向布置。

可选地，补气通道的数量为多个，各个补气通道相对独立；或者，补气通道为环形通道。

可选地，补气通道被构造为使流出补气通道的气体的流动方向与扩压流道进气口处主流气体的流动方向之间的夹角α为锐角。

可选地，夹角α为20°～70°。

可选地，夹角α为30°～50°。

可选地，补气通道被构造为使流出补气通道的气体的流动方向与扩压流道进气口处主流气体的流动方向之间的夹角α为直角。

可选地，补气通道在叶轮的径向方向上的宽度为10mm～30mm。

可选地，压缩机包括多级叶轮和与每级叶轮的出气口连通的扩压流道，补气通道与除了最后一级扩压流道之外的至少一级扩压流道的进气口相通。

可选地，补气通道用于向扩压流道内补入压力比叶轮排出气体的压力相等或略高的气体。

可选地，压缩机还包括增焓补气口，补气通道与增焓补气口连通。

可选地，压缩机还包括扩压器本体和盖板，盖板比扩压器本体更远离压缩机的进气口，扩压器本体和盖板形成扩压流道，补气通道设置在扩压器本体上。

为实现上述目的，本发明还提供了一种空调***，包括上述的压缩机。

基于上述技术方案，本发明通过设置与扩压流道的进气口相通的补气通道，将补气引入扩压流道内，在压缩机部分负荷运行时，可以保持扩压流道内的压力，改善气体分离情况，有效防止喘振，使压缩机在部分负荷工况也能正常运行，从而拓宽了压缩机运行范围；而且通过补气来防止喘振的方式结构简单，制造和维修都比较方便。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明压缩机一个实施例的内部结构示意图。

图2为本发明压缩机一个实施例中补气通道的结构示意图。

图3为图2中沿A-A方向的截面图。

图4为本发明压缩机另一个实施例中补气通道的结构示意图。

图5为本发明压缩机又一个实施例中补气通道的结构示意图。

图中：

a、气体流动方向；1、一级叶轮；2、补气通道；3、一级扩压流道；4、一级扩压叶片；5、一级扩压器本体；6、盖板；7、回流器本体；8、回流流道；9、回流叶片；10、蜗壳；11、二级扩压器本体；12、二级扩压叶片；13、二级扩压流道；14、二级叶轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

参考图1所示，在本发明提供的压缩机的一个示意性实施例中，该压缩机包括叶轮、扩压流道和补气通道2，叶轮用于对进入压缩机的气体进行加速，扩压流道与叶轮的出气口连通，扩压流道用于对进入扩压流道内的气体进行压缩，补气通道2设置在叶轮出口处，且补气通道2与扩压流道的进气口相通，补气通道2用于向扩压流道内补入气体。

在上述示意性实施例中，通过设置与扩压流道的进气口相通的补气通道2，将补气引入扩压流道内，在压缩机部分负荷运行时，可以保持扩压流道内的压力，改善气体分离情况，有效防止喘振，使压缩机在部分负荷工况也能正常运行，从而拓宽了压缩机运行范围；而且通过补气来防止喘振的方式结构简单，制造和维修都比较方便。

由于喘振一般在扩压流道区间段内发生，因此相对于相关技术中在回流流道内补气，本发明实施例在叶轮出口处补气，针对性更强，防止喘振的效果更好。

可选地，压缩机包括扩压器，扩压器包括扩压器本体和盖板，盖板比扩压器本体更远离压缩机的进气口，扩压器本体和盖板形成扩压流道，补气通道2设置在扩压器本体上。

从图3可以看出，补气通道2穿过扩压器本体，补气从扩压器本体的靠近压缩机进口的一侧进入补气通道2，从扩压器本体的远离压缩机进口的一侧流出，补气从补气通道2流出后进入扩压流道。

可选地，补气通道2用于向扩压流道内补入压力比叶轮排出气体的压力相等或略高的气体。叶轮排出气体直接进入扩压流道，这样可以尽量减少补气对扩压流道内主流气体的冲击。

可选地，压缩机还包括增焓补气口，补气通道2与增焓补气口连通。通过增焓补气口引入的气体的温度比叶轮排出气体(或扩压流道进气口的气体)的温度低，这样可以有效地降低扩压流道及下游流道内气体的比容，提高压缩机的工作效率，可见通过补气实现了提高压缩机工作效率和防止喘振的双重作用。

具体来说，压缩机的增焓补气口与空调***的过冷器连通，用于引入过冷器排出的温度较低的冷媒，以提高压缩机的吸气量，提高工作效率。

在空调***中，还包括连接在压缩机的排气口和过冷器之间的冷凝器以及连接在压缩机的吸气口和过冷器之间的蒸发器。

过冷器包括与冷凝器连通的进口、与压缩机的增焓补气口连通的第一出口和与蒸发器连通的第二出口。

在冷凝器中冷凝后的冷媒在过冷器中部分气化，冷媒的气化使得液态冷媒的温度降低，气化后气态冷媒的温度也得以降低，降温后的气态冷媒经过冷器的第一出口输送至压缩机的增焓补气口，降温后的液态冷媒经过冷器的第二出口输送至蒸发器。

对于补气通道2的具体结构形式可以有多种，只要能够实现其作用即可。

补气通道2的数量可以根据实际的需求来定。补气通道的数量越多，补气就越均匀。

可选地，如图2和图4所示，补气通道2沿叶轮的径向的截面呈弧形。

可选地，补气通道2的数量为多个，多个补气通道2沿叶轮的周向布置。

进一步地，多个补气通道2沿叶轮的周向均匀布置，实现均匀补气。

可选地，补气通道2的数量为多个，各个补气通道2相对独立，如图2和图4所示；或者，多个补气通道2相互连通形成环形通道，如图5所示。

补气通道2为环形通道时，扩压器本体分开形成两个零件，在加工补气通道时转为加工两个斜面，可以提高加工效率。

可选地，补气通道2被构造为使流出补气通道2的气体的流动方向(如图1所示，a为补气通道2内的气体流动方向)与扩压流道进气口处主流气体的流动方向之间的夹角α为锐角。这样设置的好处是，可以使补气从补气通道2流出后尽可能地顺着扩压流道的主流气体的流动方向，以减小补气对扩压流道内气体的冲击和干扰。夹角α越小，补气对扩压流道内冷媒的冲击和干扰越小。

可选地，夹角α为20°～70°，比如20°、30°、40°、50°、60°、70°。

进一步可选地，为了便于加工，夹角α为30°～50°。

可选地，补气通道2被构造为使流出补气通道2的气体的流动方向与扩压流道进气口处主流气体的流动方向之间的夹角α为直角。这种结构更加容易加工，提高加工效率。

补气通道2在叶轮的径向方向上的宽度越小，需要的补气通道2的数量就多，补气的均匀性越好，但是加工就麻烦一些。可选地，补气通道2在叶轮的径向方向上的宽度为10mm～30mm。在该宽度范围内取值，可以使补气通道2的数量和加工难度获得平衡，同时，补气的均匀性和补气速度也比较合适，能够减小对主流气体的冲击，更好地达到提高压缩机工作效率、防止喘振发生的效果。

图1所示的压缩机为双级压缩机，补气通道2设置在一级扩压器的一级扩压器本体5上，在其他实施例中，压缩机为多级压缩机时，压缩机包括多级叶轮和与每级叶轮的出气口连通的扩压流道，补气通道2与除了最后一级扩压流道之外的至少一级扩压流道的进气口相通，即，在除了最后一级叶轮之外的其他各级叶轮出口处均可以设置补气通道2，实现提高压缩机工作效率和防止喘振的目的。

基于上述的压缩机，本发明还提出一种空调***，该空调***包括上述的压缩机。上述各个实施例中压缩机所具有的积极技术效果同样适用于空调***，这里不再赘述。

下面结合附图1～5对本发明压缩机及空调***的一个实施例的工作过程进行说明：

如图1所示，该压缩机为双级压缩机，包括一级叶轮1和二级叶轮14，一级叶轮1的下游设有一级扩压器，一级扩压器包括一级扩压叶片4、一级扩压器本体5和盖板6，一级扩压叶片4设置在一级扩压器本体5上或者盖板6上，一级扩压器本体5和盖板6形成一级扩压流道3。一级扩压器的下游设有回流器，回流器包括回流器本体7和回流叶片9，回流叶片9设置在回流器本体7上或者盖板6上，盖板6和回流器本体7形成回流流道8。二级叶轮14设置在回流器下游，二级叶轮14的下游设有二级扩压器，二级扩压器包括二级扩压器本体11和二级扩压叶片12，二级扩压叶片12设置在二级扩压器本体11上，二级扩压器本体11和回流器本体7形成二级扩压流道13。二级扩压器下游设有用于排气的蜗壳10。

图1所示为有叶片的扩压器，在本发明提供的压缩机其他实施例中，扩压器也可以采用无叶片的扩压器。

如图2所示，补气通道2包括8个，8个补气通道呈弧形，且相对独立，均匀地沿周向布置。

如图3所示，从补气通道的剖面图看，补气通道2倾斜设置，倾斜方向与叶轮出气方向成锐角。

如图4所示，补气通道2包括4个，4个补气通道的长度较长，相对独立，且均匀地沿周向布置。

如图5所示，补气通道2为环形通道，可以360°补气，均匀性好。

压缩机工作时，冷媒气体经过一级叶轮1做功，温度升高，以高速进入一级扩压流道3。补气从一级扩压器本体5的背面引入，该补气的温度比一级叶轮1出口处的气体温度低，压力比一级叶轮1出口处的气体压力略高，补气从补气通道2进入一级扩压流道3，与一级叶轮1出口处的主流冷媒混合，可以降低一级叶轮1出口处的主流冷媒的温度及比容，为下一级高效率压缩做准备；同时，通过补气，可以提高流道中的压力，改善气体分离现象，有效防止喘振。

通过对本发明压缩机及空调***的多个实施例的说明，可以看到本发明压缩机及空调***实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、通过设置与扩压流道的进气口相通的补气通道，可以更加有针对性地防止喘振，拓宽压缩机运行范围；

2、补气通道与增焓补气口相通，能够降低流道内气流温度，提高压缩机的工作效率；

3、补气通道结构简单，制造和维护成本低。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (12)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：

叶轮，用于对进入压缩机的气体进行加速；

扩压流道，与所述叶轮的出气口连通，用于对进入其内的气体进行压缩；

补气通道(2)，连接于所述扩压流道的进气口，用于向所述扩压流道内补入气体，以保持所述扩压流道内的压力；和

扩压器，所述扩压器包括扩压器本体和盖板，所述盖板比所述扩压器本体更远离所述压缩机的进气口，所述扩压器本体和所述盖板形成所述扩压流道，所述补气通道(2)设置在所述扩压器本体上；

其中，所述补气通道(2)为环形通道。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述补气通道(2)沿所述叶轮的径向的截面呈弧形。

3.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述补气通道(2)的数量为多个，多个所述补气通道(2)沿所述叶轮的周向布置。

4.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述补气通道(2)被构造为使流出所述补气通道(2)的气体的流动方向与所述扩压流道进气口处主流气体的流动方向之间的夹角α为锐角。

5.根据权利要求4所述的压缩机，其特征在于，所述夹角α为20°～70°。

6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述夹角α为30°～50°。

7.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述补气通道(2)被构造为使流出所述补气通道(2)的气体的流动方向与所述扩压流道进气口处主流气体的流动方向之间的夹角α为直角。

8.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述补气通道(2)在所述叶轮的径向方向上的宽度为10mm～30mm。

9.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述压缩机包括多级叶轮和与每级所述叶轮的出气口连通的扩压流道，所述补气通道(2)与除了最后一级所述扩压流道之外的至少一级所述扩压流道的进气口相通。

10.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述补气通道(2)用于向所述扩压流道内补入压力比所述叶轮排出气体的压力相等或略高的气体。

11.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，还包括增焓补气口，所述补气通道(2)与所述增焓补气口连通。

12.一种空调***，其特征在于，包括如权利要求1～11任一项所述的压缩机。